Автоутопия. Будущее машин - Джон Бентли
Немецкий инженер аэрокосмических систем Эрнст Дикманнс вывел скорость и искусственный интеллект на новый уровень, создав беспилотную машину на базе фургончика Mercedes. В 1986 году прототип VaMoRs успешно прошел испытания, а через год самостоятельно проехал по автобану на скорости более 90 км/ч. После этого эксперимента общеевропейская исследовательская организация EUREKA запустила собственный проект PROMETHEUS (Программа европейского дорожного движения с наибольшей эффективностью и беспрецедентной безопасностью). Бюджет проекта составил 749 миллионов евро. Исследователи из Мюнхенского университета разработали технологии с использованием камер, программное обеспечение и средства компьютерной обработки информации. Все это использовали в двух внушительных робомобилях – VaMP и VITA-2, которые были основаны на модели Mercedes S-класса. В 1994 году автомобили самостоятельно проехали почти 1000 километров по оживленному шоссе недалеко от Парижа. Их скорость достигала 130 км/ч. Через год стрелка спидометра показывала уже 170 км/ч по пути из Мюнхена в Копенгаген. Отрезок в 157 километров автомобили проехали без участия человека.
В то время многие производители стали добавлять ограниченные возможности по автономному вождению. Но все они были нацелены лишь на помощь водителю и точно не могли самостоятельно справиться с множеством опасностей, которые постоянно встречаются на дороге. Вскоре ситуация изменилась, ведь на рынке появился новый игрок – вооруженные силы США. В начале 2000-х годов военные спонсировали соревнования DARPA Grand Challenges. Там главный приз в миллион долларов получала команда инженеров, которым удавалось создать автомобиль, способный быстрее остальных пройти 240 километров полосы препятствий. Несмотря на то, что на первых соревнования в 2004 году никто не добрался до финиша, это привлекло внимание к теме и подстегнуло разработки. В следующем году финишировали пять машин, а команда из Стэнфордского университета завоевала первое место и приз в 2 миллиона долларов.
Стэнфордская команда привлекла внимание популярной технологической компании Google. Остальное всем известно. В 2010 году представители Google объявили, что в компании втайне разрабатывали и испытывали системы беспилотного управления автомобилями. Цель – сократить число аварий на дорогах вдвое. Главой проекта, который впоследствии переименуют в Waymo, стал Себастьян Трун, руководитель Стэнфордской лаборатории искусственного интеллекта. Себастьян хотел вывести беспилотники на рынок к 2020 году.
В первый испытательный парк вошли шесть машин Toyota Prius и одна Audi TT. В машины были установлены датчики, камеры, лазеры, специальные радиолокационные GPS-технологии. Автомобили могли взаимодействовать со средой, а не просто ехать по намеченному маршруту. Система отслеживала опасности и распознавала объекты (пешеходов, велосипедистов и другие машины) на расстоянии нескольких сотен метров. Водитель-испытатель все время находился в автомобиле, чтобы при необходимости взять управление на себя.
Исследования Google породили всплеск интереса к теме. Именитые компании увеличили инвестиции в технологическую и автомобильную отрасли, а вместе с тем возросло и число стартапов. По данным Брукингского института, американского аналитического центра, на разработку беспилотных автомобилей в период с 2014 по 2017 год было потрачено 80 миллиардов долларов. Возможно, это станет крупнейшей ошибкой капиталистов, по сравнению с которой финансовый пузырь «Компании Южных морей», тюльпанная лихорадка и ипотечный кризис в США покажутся довольно разумными.
Как обычно, оценки того, когда автомобили станут полностью автономными, оказались слишком амбициозными. Можно разобраться в причинах такого расхождения с реальностью, если посмотреть, как должны работать эти чудеса техники.
Чувство дороги
Дивный новый мир поистине умных машин требует разнообразных приборов, с помощью которых автомобиль пытается получить точное представление об окружающей обстановке.
Самыми дорогими и эффектными датчиками, которые производят специально для беспилотных машин, являются лидары (от англ. LiDAR, Light Detection and Ranging — обнаружение и определение дальности с помощью света). Обычно их устанавливают на крыше. Эти системы посылают невидимые лазерные лучи малой мощности, которые, отражаясь от объектов, позволяют создать подробную и точную трехмерную карту окрестностей. Поле обзора может достигать 360 градусов. За счет мощных лазеров лидары пригодны для использования при любом освещении.
Ученые измеряют расстояние с помощью лазеров еще с 1960-х годов. Тогда группа ученых из Массачусетского технологического института (МТИ) вычислила точное расстояние до Луны, измерив время, за которое свет долетает туда и обратно. В автомобилях лазеры впервые установили в 2007 году в ходе эксперимента компании Velodyne, производившей звуковое оборудование. Пять машин, на которые установили принципиально новые датчики, удачно справились с ориентированием в смоделированных условиях города.
В 2016 году лидар стоил около 75 000 долларов на автомобиль. К 2019 году его цена упала до 7500 долларов за флагманскую модель. Но стоимость должна стать еще ниже. В компании Ford рассчитывают, что лидар будет стоить приблизительно 500 долларов. Сейчас на большинстве автомобилей установлен один лидар, который создает панораму в 360 градусов или поворачивая всю систему лазеров, или быстро вращая зеркала. Многие исследователи считают, что главное условие для снижения стоимости – создание твердотельных конструкций, где вращающиеся элементы сведены к минимуму или вовсе отсутствуют.
От зеркал получится отказаться, если заменить их на фазированные решетки, в которых используется ряд лазерных передатчиков. Когда все передатчики срабатывают одновременно, луч идет по прямой. Но если сместить фазы сигналов, то луч отклонится вправо или влево. Лидар на основе вспышки – другое возможное решение. По принципу действия он напоминает фотоаппарат. Устройство выпускает один луч, который рассеивается и подсвечивает сразу всю область.
Слежение за дорогой с помощью лазеров.
Лидары становятся меньше и дешевле.
Затем сеть из крошечных датчиков регистрирует свет, который возвращается с разных сторон. Лидары такого типа хороши, потому что моментально охватывают всю область, но в то же время из-за этого появляется шум и картина становится менее четкой.
Но это не единственная проблема. Когда на большинстве автомобилей будут установлены лидары, они начнут создавать помехи друг для друга. Обычно система запускает прямой лазерный луч и использует сверхточные часы. Если лазеры на других машинах будут действовать в той же области, это нарушит их нормальную работу. Скептики также беспокоятся о том, справится ли система с плохими погодными условиями. Наконец, чтобы не нанести вред зрению человека, используются лазеры относительно
